CC BY
16
УДК 62
Мороз А.В., Блёскин Д.И.
Магистранты 1-го курса МИЭТ
г. Зеленоград, Россия
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА УСТАНОВКИ ПО ПОВЕРКЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
ПО РАСХОДУ ЖИДКОСТИ
Аннотация
В данной статье было проведено исследование разновидностей расходомерных установок, их преимуществ и недостатков. В результате был определён пригодный для применения при поверке турбинных преобразователей расхода тип установки.
Ключевые слова
Жидкость, расход, объём, поверка, расходомер-счётчик.
В настоящее время измерения расхода жидкости при испытаниях, эксплуатации авиационных двигателей, заправки топливных баков и в других сферах жизнедеятельности человека является актуальной задачей, и требует проведения работ по оценке точности результатов работы используемых средств измерений расхода жидкости при эксплуатации, создании новых и совершенствовании уже существующих приборов.
Неправильное определение действительного значения расхода может привести к нерациональному использованию топлива при заправке, нарушениям режимов и сбоям работы двигателей и энергоустановок, вследствие чего и нарушениям экологии, в результате увеличенного потребления горючего.
Таким образом, необходимо обеспечивать своевременное метрологическое обеспечение, а именно: проводить поверку СИ при эксплуатации и испытаниях в авиационной, топливной, нефтехимической и других видах промышленности, для этого необходимо использовать специальные эталонные расходомерные установки (стенды) [1].
Прежде всего при выборе поверочного стенда, необходимо разобраться с тем, какой расходомер нужно поверить, узнать его принцип работы, учесть диапазоны измерения, условия работы и параметры измеряемой жидкости, ведь существуют множество средств измерения расхода жидкостей. Их можно подразделить на следующие виды [6]:
• с непрерывным потоком жидкости;
- силовые;
- камерные;
- тахометрические.
• работающие на основе определённого физического явления;
- ионизационные;
- акустические;
- тепловые;
- оптические;
- и т.д.
• основанные на использовании гидродинамических методов;
- парциальные;
- переменного уровня;
- переменного давления;
- вихревые;
- и т.д.
• и другие;
- корреляционные;
- меточные;
- струйные;
- и т.д.
Возьмём для рассмотрения тахометрические расходомеры для непрерывных потоков жидкости, они подразделяются на:
• скоростные;
- турбинные;
- шариковые;
• роторно-шаровые;
• камерные;
Стенд будем подбирать для проведения поверки турбинных расходомеров, получивших широкое распространение и имеющих большую область применения, такую как стендовое оборудование, пункты заправки и учёта различного топлива и т.д.
Принцип работы турбинного преобразователя расхода (далее ТПР) основан на измерении частоты вращения турбинки, раскручиваемой потоком жидкости и пропорциональной расходу.
Бывают двух типов, ТПР1...ТПР20 - с нормированием погрешности от измеряемого значения расхода, ТПР1В...ТПР20В - с нормированием погрешности от верхнего предела измерения [2]
Они имеют ряд преимуществ и недостатков, которые нужно учитывать при выборе поверочного стенда. Далее будут рассмотрены только те факторы, которые могут оказывать влияние на проведение поверки:
1. Влияние вязкости, при её повышении зависимость между расходом и частотой вращения турбинки будет нелинейной;
2. Измерительная жидкость должна быть однородной, не иметь крупных частиц, которые могут повлиять на работу расходомера;
3. До и после ТПР обязательно используются специальные расходомерные участки с выпрямителями потока, сам прибор должен располагаться горизонтально;
4. Жидкость должна протекать через расходомер без пульсаций, скорость изменения потока должна быть плавной, от этого зависит точность показаний прибора, а также есть риск повреждения турбины;
5. При малом значении расхода нельзя получить показания, так как потока жидкости недостаточно для проворачивания турбинки.
Диапазон и погрешность измерения зависит от размера датчика, может начинаться от 0,0108 м3/ч (0,003 л/с) и достигать 216 м3/ч (60 л/с ), поэтому возьмём тип ТПР8-1-1 с диапазоном 0,18-0,9 (0,05-0,25) м3/ч (л/с) с предельным значением систематической составляющей погрешности преобразователя, обусловленной различием между градуировочной характеристикой и её принятой аппроксимацией не более 1 %. Рабочая жидкость будет керосин с кинематической вязкостью 1,3 сСТ. Изображение ТПР8-1-1 приведено на рисунке 1, конструкция и схема представлены на рисунке 2.
Рисунок 1 - Изображение ТПР
6! L?_
Рисунок 2 - Конструкция и схема преобразователя.(1- корпус; 2- магнитоиндукционный генератор МИГ;
3-ротор; 4- подшипник; 5-входной струевыпрямитель; 6- ось; 7- выходной струевыпрямитель;
8- кольцо резьбовое (гайка); 9- заглушка;10- заглушка разъема; 11- втулка.);
(1 - Турбинка; 2 - Магнит; 3 - Сердечник; 4 - Катушка)
Приступим к выбору поверочного стенда для рассматриваемого нами расходомера-счётчика, но прежде разберёмся какие они бывают. Их также существует немалое количество, мы рассмотрим только некоторые из них [7]:
• статические;
• динамические:
- для воспроизведения больших значений расхода;
- капельно-жидкостные;
- трубопоршневые.
- и др.
Статические расходомерные установки — это те, в которых жидкость протекает из напорного (расходного) бака в сливной под действием силы тяжести, иногда с использованием нейтрального газа с давлением, необходимым для создания равенства сил гидравлического давления и гидравлического сопротивления коммуникаций стенда, для увеличения скорости расхода. Подразделяются на объёмные (измеряют объём и объёмный расход) и весовые (получающие результат измерения в виде массы жидкости и массовом расходе. Преимущества данных установок в относительной простоте устройства,
плавности потока жидкости, однородности среды и низкая предельная погрешность. Недостатками является громоздкость, большое время измерений, малые расход и вязкость рабочей жидкости, сложность или невозможность автоматизации процесса измерений. Основная особенность, которую можно выделить у данных установок это то, что определение расхода происходит не сразу, так как надо воспроизвести необходимый поток, проходящей через мерный участок.
Динамические расходомерные установки - это те, в которых жидкость как бы выдавливается из напорного (расходного) под действием пневматической системы за счёт компрессора или баллона с нейтральным газом. Основное отличие данных установок от статистических - это то, что они в основном используются для воспроизведения и измерения мгновенного расхода. Основной их недостаток заключается в том, что, как правило они работают без системы стабилизации потока, при настройке значений расхода крайне тяжело не допускать быстрого набора скорости при повторных измерениях на заданной частоте, а при заполнении измерительного бака возникают пульсации потока жидкости, что негативно влияет на показания измерений и соответственно на погрешность расходомеров.
Стенды для воспроизведения больших значений расхода - это те, которые созданы для создания больших значений мгновенного расхода более 1000 м3/ч. Они могут быть разработаны по принципу тех, которые упоминались ранее, но для меньших капиталовложений, экономии производственного пространства, их целесообразнее выполнять по принципу разветвления общего трубопровода на п параллельных участков с подключённым на каждом образцовым расходомером. Суммируя показания каждого прибора, мы можем определить заданное значение расхода, однако точность измерений будет ниже, чем у установок, работающих по ранее описанным принципам.
Капельно-жидкостные установки - это та, которая используется для определения сверхмалых значений расхода. Принцип работы заключается в том, что жидкость из напорного бака поступает в специальный стабилизатор напора, из которого поступает в мерный участок, соединённый с поверяемым расходомером, далее поступает в капельницу, формирующую капли определённого объёма и формы, которые, проходя через фотодатчик, фиксируются в виде импульса, равным количеству капель. Далее зная количество капель, их объём и время измерения, можно посчитать значение расхода. Суммарная погрешность данных установок в основном складывается из погрешности счёта капель, определения их объёма и изменения параметров жидкости. Поэтому основным недостатком является то, что внешние условия могут оказывать сильное влияние на производимые измерения, поэтому нужно постоянно следить за состоянием поверочной жидкости.
Трубопоршневые поверочные установки - это те, принцип действия которых заключается в вытеснении поршнем калиброванного объёма жидкости из гидроцилиндра за определяемое количество времени. Использование таких установок позволяет экономить пространственное помещение, использовать выравниватели потока, контролировать скорость и равномерность подачи жидкости, следить за состоянием параметров жидкости, за счёт встроенных фильтров и датчиков, автоматизировать процесс поверки, при этом легко обслуживается. Основным недостатком является то, что со временем работы установки нарушается эластичность уплотнительных резинок поршня и нарушения целостности гидроцилиндра, из-за чего необходимо контролировать значения калиброванных объёмов, проводить своевременное техническое обслуживание и поверку стенда.
Таким образом, изучив особенности турбинного преобразователя расхода и расходомерных установок, определяем трубопоршневые поверочные установки, как наиболее оптимальные для проведения поверки ТПР8-1-1. Чтобы выбрать конкретную установку, под необходимые нам параметры, обратимся к государственное поверочной схеме [3]. Выбираем УТП-20, являющейся государственным рабочим эталоном 1-ого разряда.
Установка трубопоршневая УТП-20 (далее - установка) предназначена для хранения, воспроизведения и передачи единиц объема и объемного расхода протекающей жидкости. Является государственным рабочим эталоном 1 -ого разряда [4]. Изображение установки представлено на рисунке 3.
Рисунок 3 - Общий вид установки УТП-20
Основные метрологические характеристики установки приведены далее в таблице 1.
Таблица 1
Наименование характеристики Значение
Номинальные значения воспроизводимых калиброванных объемов жидкости, л 2; 4; 10; 20
Допускаемые относительные отклонения калиброванных объемов жидкости от номинальных значений, % ±1
Пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения калиброванных объемов, % ±0,08
Диапазон воспроизведения объемного расхода жидкости, м3/ч от 0,018 до 20
Пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения объемного расхода жидкости, % ±0,1
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений интервалов времени при воспроизведении калиброванных объемов, % ±0,02
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры корпуса трубопровода и измерительной линейки, °С ±1
Диапазон измерений выходных сигналов ПР: - Частоты электрических сигналов, Гц от 10 до 20000
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений частоты электрических сигналов с выхода ПР, % ±0,05
Пределы допускаемой приведенной к диапазону измерения погрешности измерений напряжения постоянного тока с выхода ПР, % ±0,05
Пределы допускаемой приведенной к диапазону измерения погрешности измерений силы постоянного тока с выхода ПР, % ±0,05
На рисунке 4 изображена схема подключения расходомера ТПР8-1-1. Должны быть изготовлены специальные мерные участки согласно требованиям методики поверки, а также подключено заземление.
issn 2410-700x
международный научный журнал «символ науки»
# 1-2 / 2023
Рисунок 4 - Установка трубопоршневая УТП-20 (1 - ТПР;2 - узел съема сигнала МИГ;3 - мерный участок на входе;4 - мерный участок трубы на выходе;5 - накидная гайка или фланец;6 - датчик температуры; 7 - вычислитель;8 - портативный компьютер; 9 - прокладки или кольца уплотнительные;
10 - вентиль;11 - сварные швы.).
Проверим правильность выбора установки для проведения поверки ТПР8-1-1, для этого обобщим необходимые требования:
- при проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства поверки, указанные в методике поверки ЛГФИ.407221.004 МИ [5].
- при проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:
- преобразователь должен располагаться в горизонтальном положении;
- условия окружающей среды для поверки датчика должны совпадать с условиями по эксплуатации поверочного стенда, а именно:
• -температура окружающего воздуха от 15 до 35 °С;
• -относительная влажность воздуха от 45 до 80%;
• -атмосферное давление от 645 до 795 мм рт.ст.;
- внешние электрические и магнитные поля находятся в пределах, не влияющих на работу преобразователя;
- вязкость жидкости, на которой производится поверка, должна соответствовать вязкости жидкости равной 1,3 сСт;
- диапазон измерения расхода 0,18-0,9 (0,05-0,25) м3/ч (л/с);
- погрешность при измерениях у установки должно быть меньше, чем у датчика минимум в соотношении 1 к 3;
- частота выходного сигнала на верхнем пределе измерения, Гц не более 550 Гц, а значит установка должна фиксировать значения измерений с частотой более, чем на верхнем пределе датчика;
- наличие специальных мерных участков, подходящих для ТПР8-1-1.
Все перечисленные требования совпадают с возможностями установки, а значит данный стенд был выбран правильно и может быть использован для проведения поверки данного средства измерения.
В данной статье было проведено исследование разновидностей расходомерных установок, их
преимуществ и недостатков. В результате был определён пригодный для применения при поверке турбинных преобразователей расхода с диапазоном измерения от 0,018 до 20 м3/ч тип установки.
Таким образом, для контроля метрологических характеристик целесообразно применять трубопоршневые установки, в частности УТП-20. Они позволяют очень точно воспроизводить требуемые значения расхода жидкости, выравнивать поток, не допуская опасных для датчика пульсаций и завихрений. Размещение таких установок позволяет экономить производственное пространство для работы и не требует огромных затрат при создании, имеют возможность для автоматизации процессов поверки и калибровки, просты при эксплуатации и обслуживании. Список использованной литературы:
1. Федеральный закон от 26.06.2008 №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», в редакции с внесёнными в неё поправками от 11.06.2021, ст.15
2. 8326-04: Описание типа СИ, ТПР
3. ГЭТ 63-2017 Государственная поверочная схема
4. 73953-19: Описание типа СИ, УТП-20
5. ЛГФИ.407221.004 МИ «Преобразователи расхода турбинные ТПР. Методика поверки»
6. http://npopramen.ru/information/other-flowmeters
7. http://neftandgaz.ru/?p=1872
© Мороз А.В., Блёскин Д.И., 2023
УДК 004.056.53
Сидоров В.И.
Магистрант 2 курса ФГБОУ ВО «АлтГУ» г. Барнаул, Россия Научный руководитель: Мансуров А.В.
к.т.н., доцент кафедры информационной безопасности ФГБОУ ВО «АлтГУ» г. Барнаул, Россия
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ СЕТЕВЫХ АТАК С ВОЗМОЖНОСТЬЮ НАКОПЛЕНИЯ ДАННЫХ И ВИЗУАЛЬНОГО АНАЛИЗА НА БАЗЕ OPEN-SOURCE РЕШЕНИЙ IDS ZEEK/BRO И ELK
Аннотация
Предложена система обнаружения сетевых атак и визуализации полученных данных на основе open-source решений. Была смоделирована локальная сеть, в которой проводилась брутфорс атака на FTP сервер. Показано, что с помощью предложенной системы возможно составить сценарий развития сетевых атак и обнаружить итоговый результат атаки. Полученные результаты могут быть использованы в качестве IDS системы малого предприятия с целью анализа и будущего предотвращения сетевых атак.
Ключевые слова Обнаружение сетевых атак, IDS Bro/Zeek, ELK stack.
Введение
Проблемы защиты информации становятся все более актуальными с каждым днем. Растет как ущерб, причиняемый компьютерным системам, так и разнообразие форм и способов злонамеренных действий. Современная стратегия обеспечения сетевой безопасности должна учитывать ряд таких
